芯片TLC549介绍(含程序)

检测系统实习报告题目：基于单片机的工频电压（电流）表的设计姓名：院（系）：专业：指导教师：职称：评阅人：职称：年月摘要在实际中，有效值是应用最广泛的参数，电压表的读数除特殊情况外，几乎都是按正弦波有效值进行定度的。

有效值获得广泛应用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的；另一方面，它具有十分简单的叠加性质，计算起来极为方便。

本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计，以AT89S52单片机为控制核心，由电压、电流传感器模块，真有效值测量模块，信号调理模块，AD采集模块及控制、显示模块等构成。

系统采用电压、电流互感器对输入信号进行降压处理，经AD736转换得到原信号的真有效值，由TLC549转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过LCD实时显示，达到了较好的性能指标。

关键词：工频数字电压（电流）表真有效值AD736 TLC549 AT89S52AbstractIn practice, RMS is the most widely used parameters. Except in special circumstances,voltage meter readings almost all carried out by the RMS of sine wave . The reasons of RMS is widely available, on the one hand, because it directly reflects the size of the exchange of signal energy, which the study of power, noise, distortion, spectrum purity, energy conversion, such as it is very important; On the other hand, it has a very simple superposition of the nature of the calculation will be extremely convenient. The design of single-chip Atmel Corporation AT89S52 as control core, by the current sensor module, True RMS measurement modules, signal conditioning modules, AD acquisition and control module, display module. System uses a current sensor circuit for step-down of the input signal processing, has been converted by the original AD736 True RMS signal by the TLC549 convert into single-chip digital conducted after the brief and the results of data processing in real time through the LCD display, achieve a better performance.Keyword: Digital voltage(current) meter True RMS AD736 TLC549AT89S52目录第一章绪论 (1)§1.1 选题背景及意义 (1)§1.2 系统设计任务 (1)第二章系统总体设计 (2)§2.1 方案论证与比较 (2)2.1.1 电压、电流变换部分 (2)2.1.2 有效值测量部分 (2)§2.2 系统总体设计 (2)第三章硬件设计 (4)§3.1 传感器电路设计 (4)3.1.1 电压互感器 (4)3.1.2 电流互感器 (4)§3.2 真有效值转换电路设计 (5)3.2.1 电压、电流切换电路 (5)3.2.2 真有效值测量电路 (6)§3.3 信号调理电路设计 (7)§3.4 A/D转换电路设计 (7)§3.5 单片机及显示电路设计 (9)第四章软件设计 (10)§4.1 LCD1602液晶显示程序 (10)§4.2 A/D转换程序 (10)§4.3 主程序设计 (12)第五章系统调试及误差分析 (13)§5.1 系统调试及测试结果 (13)5.1.1 AD736测试结果 (13)5.1.2 OP07测试结果 (13)5.1.3 TLC549测试结果 (13)5.1.4 工频电压测量精度 (14)5.1.5 工频电流测量精度 (14)§5.2 误差分析 (14)§5.3 改进方法 (15)结束语 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录 (19)附录一完整电路图 (19)附录二程序清单 (20)第一章绪论§1.1 选题背景及意义在日常的生产、生活和科研中，工频电无处不在，所谓工频就是电力供电系统交流电的频率，我国国家规定工频为50赫兹，即周期为0.02秒，英、美等国规定的工频为60赫兹。

8位串行模数转换器TLC548、TLC549的应用1. 概述TLC548，TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。

具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs，TLC548允许的最高转换速率为45 500次/s，TLC549为40 000次/s。

总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。

采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，V REF-接地，V REF+－V REF-≥1V，可用于较小信号的采样。

2. 芯片简介2.1 TLC548、TLC549的内部框图和管脚名称TLC548、TLC549的内部框图和引脚名称如图1所示。

2.2 极限参数TLC548/549的极限参数如下：●电源电压：6.5V；●输入电压范围：0.3V～V CC＋0.3V；●输出电压范围：0.3V～V CC＋0.3V；●峰值输入电流(任一输入端)：±10mA；●总峰值输入电流(所有输入端)：±30mA；●工作温度：TLC548C、TLC549C：0℃～70℃TLC548I、TLC549I：－40℃～85℃TLC548M、TLC549M：－55℃～125℃3. 工作原理TLC548、TLC549均有片内系统时钟，该时钟与I/O CLOCK是独立工作的，无须特殊的速度或相位匹配。

其工作时序如图2所示。

当CS为高时，数据输出(DATA OUT)端处于高阻状态，此时I/O CLOCK 不起作用。

这种CS控制作用允许在同时使用多片TLC548、TLC549时，共用I/O CLOCK，以减少多路(片)A/D并用时的I/O控制端口。

一组通常的控制时序为：(1)将CS置低。

内部电路在测得CS下降沿后，再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，然后确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位(D7)位输出到DATA OUT端上。

目录摘要 (I)Abstract......................................................................................................................... I I 1 绪论 . (1)1.1 本课题的研究背景 (1)1.2 温湿度检测的发展状况以及存在的问题 (1)1.3 本课题的主要内容 (2)2 系统总体方案设计 (5)2.1 温度模块设计 (5)2.1.1 温度传感器的选择 (6)2.1.2 温度传感器DS18B20简介 (6)2.1.3 温度检测电路设计 (7)2.2 湿度模块设计 (8)2.1.1 湿度传感器的选择 (8)2.2.2 湿度传感器HS1101简介 (8)2.2.3 湿度检测电路设计 (9)2.3 氧气浓度模块设计 (11)2.3.1 氧气浓度传感器的选择 (11)2.3.2 氧气浓度传感器KE-25/50简介 (12)2.3.3 氧气浓度检测电路设计 (14)2.4A/D转换模块 (14)2.4.1 主要特性 (15)2.4.2 TLC549工作原理 (15)2.5 单片机模块 (15)2.5.1 单片机的选择 (15)2.5.2 AT89S52简介 (16)2.6LCD显示模块 (19)2.6.1 液晶概述 (19)2.6.2 1602与单片机的连接 (20)2.7 声光报警模块 (21)2.8 时钟电路模块 (22)2.9 复位模块 (23)2.10 电源模块 (24)3 系统软件设计 (26)3.1系统软件设计功能简介 (26)3.2软件设计方案 (26)3.3 系统程序流程图 (26)3.3.1 主程序流程图 (27)3.3.2 子程序流程图 (28)4 系统调试与抗干扰 (30)4.1 系统调试 (30)4.1.1 硬件调试问题分析 (30)4.1.2 软件调试问题分析 (31)4.2 抗干扰设计 (31)5 总结与展望 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录1 工厂环境智能监测系统原理总图 (36)附录2 工厂环境智能监测系统设计源程序 (37)摘要工厂环境智能监测系统(以下简称“监测系统”)是对工厂环境中的温度、湿度及氧气浓度进行采集、处理与超限报警装置。

8位串行模数转换器TLC548、TLC549的应用1. 概述TLC548，TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。

具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs，TLC548允许的最高转换速率为45 500次/s，TLC549为40 000次/s。

总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。

采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，V REF-接地，V REF+－V REF-≥1V，可用于较小信号的采样。

2. 芯片简介2.1 TLC548、TLC549的内部框图和管脚名称TLC548、TLC549的内部框图和引脚名称如图1所示。

2.2 极限参数TLC548/549的极限参数如下：●电源电压：6.5V；●输入电压范围：0.3V～V CC＋0.3V；●输出电压范围：0.3V～V CC＋0.3V；●峰值输入电流(任一输入端)：±10mA；●总峰值输入电流(所有输入端)：±30mA；●工作温度：TLC548C、TLC549C：0℃～70℃TLC548I、TLC549I：－40℃～85℃TLC548M、TLC549M：－55℃～125℃3. 工作原理TLC548、TLC549均有片内系统时钟，该时钟与I/O CLOCK是独立工作的，无须特殊的速度或相位匹配。

其工作时序如图2所示。

当CS为高时，数据输出(DATA OUT)端处于高阻状态，此时I/O CLOCK 不起作用。

这种CS控制作用允许在同时使用多片TLC548、TLC549时，共用I/O CLOCK，以减少多路(片)A/D并用时的I/O控制端口。

一组通常的控制时序为：(1)将CS置低。

内部电路在测得CS下降沿后，再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，然后确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位(D7)位输出到DATA OUT端上。

TLC1549 10位串行AD转换器◆10位分辨率的A/D转换器◆内部取样保持功能◆总共不可调最大误差为±1LSB◆片内系统时钟◆引脚兼容TLC549和TLV1549◆COMS工艺描述：TLC1549C、TLC1549I和TLC1549M是一个10位开关电容器，逐次逼近型的AD转换器。

这个芯片有2个数字输入端，1个三态输出口(CS)，1个I/O CLOCK端口和1个数字输出端（DATA OUT）,可以实现一个三总线接口到总控制器的串行口的数据传输。

内部具有自动采样保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能, 而且开关电容设计使在满刻度时总误差最大仅为±1 LSB ( 4.8 mV) , 因此可广泛应用于模拟量和数字量的转换电路。

引脚功能：ANALOG IN：模拟信号输入。

电源阻抗应该小于1K欧。

外部电源到该引脚的电流应大于10mA。

CS：片选。

CS从高电平到低电平跳变可以复位内部计数器并在一个最大的启动时间加上两个内部时钟的下降沿时间内控制和使能DATA OUT、I/O CLOCK。

在一个启动时间加上两个内部时钟的下降沿时间内CS从低电平到高电平可以禁止I/OCLOCK。

DATA OUT：当CS为高时AD转换结果为高阻抗，当CS为低时AD转换结果有效。

在有效C 下，该引脚输出值为上次转换结果的最高有效位（MSB）的数字量。

在下一个时钟下降沿输出次高位数字量，以此顺序输出直到第9个下降沿输出最低有效位（LSB），在第10个时钟下降沿，该引脚被拉低以确保串行数据口传输超过10个时钟周期。

GND：该引脚和内部电路的地相连，除非有特殊要求，所有的地都和该引脚相连。

I/O CLOCK：输入/输出时钟口。

该引脚作为串行时钟的输入口有以下三个功能：（1）在第三个时钟下降沿时，模拟输入电压开始给阵列电容充电一直到第10个时钟下降沿。

（2）之前转换结果的9个剩余位随着该引脚在DATA OUT引脚上逐位输出。

芯片TLC549介绍TLC549是德州仪器（Texas Instruments）公司生产的一款12位ADC （模数转换器）芯片。

它是一种单路、非差分型的ADC，具有高性能和低功耗的特点。

TLC549的内部结构包括一个伪双电源样本保持电路、一个12位A/D转换器和一个5位数字接口控制电路。

TLC549具有的一项重要特性是其高精度转换能力。

它能够提供12位的分辨率，即可以将模拟输入信号转换为2^12个不同的数字量级。

这使得TLC549非常适用于各种需要高精度测量的应用领域，比如仪器、医疗设备和工控系统等。

为了确保高质量的模拟输入信号，TLC549的伪双电源样本保持电路能够在采样过程中快速并稳定地获取模拟输入信号。

这种电路设计减少了信号失真和噪声的影响，提高了转换精度和稳定性。

TLC549还具有低功耗的特点。

它采用了低功耗的CMOS工艺技术，使得其工作电流非常小，通常在1.4mA左右。

这对于需要长时间工作的应用而言，可以降低功耗和热量产生，延长设备的使用寿命。

另外，TLC549还支持多种工作模式和转换速率选择。

通过SPI（串行外围接口）总线和主控器连接，可以通过控制字节对TLC549进行配置。

用户可以根据具体应用的需求选择不同的工作模式和转换速率，从而满足不同的采样要求。

以下是一个使用TLC549芯片进行模拟信号转换的简单示例程序：#include <msp430g2553.h>#define CLK BIT7#define CS BIT4#define DIN BIT5#define DOUT BIT6void spi_initUSICTL0，=USIPE7，USIPE6，USIPE5，USIMST，USIOE; USICTL1，=USICKPH;USICKCTL，=USISSEL_2，USICKPL;USICTL0&=~USISWRST;unsigned int read_adcP1OUT&=~CS;USISRL=0x00;USICNT=8;while(!(USICTL1 & USIIFG));P1OUT，=CS;return (USISRH << 8) ， USISRL;void main(void)WDTCTL=WDTPW，WDTHOLD;P1DIR，=CS;P1DIR，=CLK;P1DIR&=~DOUT;P1OUT，=CS;P1OUT，=CLK;spi_init(;while(1)unsigned int data = read_adc(;//进行相应的处理或输出}这个示例程序是在MSP430G2553微控制器上运行的。

TLC548，TLC549 8位串行A/D转换器芯片介绍TLC548，TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过I/O CLOCK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。

具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs，TLC548允许的最高转换速率为45 500次/s，TLC549为40 000次/s。

总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。

采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于较小信号的采样。

2. 芯片简介2.1 TLC548、TLC549的内部框图和管脚名称TLC548、TLC549的内部框图和引脚名称如图1所示。

2.2 极限参数TLC548/549的极限参数如下：●电源电压：6.5V；●输入电压范围：0.3V～VCC＋0.3V；●输出电压范围：0.3V～VCC＋0.3V；●峰值输入电流(任一输入端)：±10mA；●总峰值输入电流(所有输入端)：±30mA；●工作温度：TLC548C、TLC549C：0℃～70℃TLC548I、TLC549I：－40℃～85℃TLC548M、TLC549M：－55℃～125℃3. 工作原理TLC548、TLC549均有片内系统时钟，该时钟与I/O CLOCK是独立工作的，无须特殊的速度或相位匹配。

其工作时序如图2所示。

当CS为高时，数据输出(DATA OUT)端处于高阻状态，此时I/O CLOCK不起作用。

这种CS控制作用允许在同时使用多片TLC548、TLC549时，共用I/O CLOCK，以减少多路(片)A/D并用时的I/O 控制端口。

一组通常的控制时序为：(1)将CS置低。

内部电路在测得CS下降沿后，再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，然后确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位(D7)位输出到DATA OUT端上。

TLC549 8bit 模数转换和串行控制●微处理器外设和独立操作●8bit分辨率A/D转换●差分参考输入电压●转化时间最大…17us●每秒访问总次数和转换周期：TCL549 (40000)●片上软件控制器，采样和保持●最大误差…±0.5LSB●4M内部系统时钟●电源电压范围…3-6V●低功耗…最大15mW●理想的高性价比，高性能的应用，包括电池供电的便携式仪表。

●引脚和控制信号与TLC540和TLC545 8位A / D转换器以及TLC1540 10位A / D转换器兼容描述TLC548和TLC549是围绕8位开关电容逐次逼近型ADC构建的CMOS模数转换器(ADC)集成电路。

这个器件设计用于通过3态数据输出和模拟输入与微处理器或外设进行串行接口。

TLC548和TLC549使用I/O CLOCK以及片选(CS)输入进行数据控制。

TLC548的最大I/O CLOCK输入频率为2.048 MHz，TLC549的I/O CLOCK输入频率为1.1 MHz。

TLC548和TLC549的操作与更复杂的TLC540和TLC541设备的操作非常相似；然而，TLC548和TLC549提供片上系统时钟，通常工作在4 MHz，无需外部元件。

片内系统时钟允许内部器件操作独立于串行输入/输出数据定时进行，并允许按照所需的软件和硬件要求操作TLC548和TLC549。

I/O CLOCK 与内部系统时钟允许TLC548的高速数据传输和每秒45500次转换的转换速率，以及TLC549的每秒40000次转换。

另外TLC548和TLC549的特征包括多功能控制逻辑，可在微处理器控制下工作的片上采样保持电路，以及具有差分高阻参考电压输入的高速转换器用来简化比例转换，缩放，独立的逻辑电路抑制噪声。

完全开关电容逐次逼近型转换器电路的设计允许在小于17μs 的时间内实现±0.5最低有效位（LSB ）的最大总误差转换。